JP2004315910A

JP2004315910A - 還元鉄の製造方法及び装置

Info

Publication number: JP2004315910A
Application number: JP2003112835A
Authority: JP
Inventors: Koji Tokuda; 耕司徳田; Osamu Tsushimo; 修津下; Shoichi Kikuchi; 晶一菊池
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: WO2004092421A1; CN1774515A; KR20070087246A; AU2010227028B2; CA2521321A1; RU2005135645A; US20070034055A1; ES2378541T3; AU2010227028A1; ATE542924T1; RU2303072C2; KR100828241B1; US20120007292A1; TWI235767B; KR20050113282A; EP1634968B1; AU2004230957A1; EP1634968A4; JP4167113B2; CN100469897C

Abstract

【課題】原料供給手段や排出手段などから侵入する外気（酸化性ガス）のガス流を適切に制御し、該外気による還元率が上がらないという問題を解決し得る技術を提供すること。
【解決手段】炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料物質を、回転炉床炉内に装入する原料供給工程、該原料物質を加熱し、該原料物質中の酸化鉄を還元して還元鉄を生成する加熱・還元工程、該還元鉄を溶融させる溶融工程、溶融した該還元鉄を冷却する冷却工程、該冷却された還元鉄を炉外に排出する排出工程を炉床移動方向に従って順次行なう還元鉄の製造方法において、前記炉内に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設けて、前記冷却工程の炉内ガス流れを炉床移動方向に形成することに要旨を有する還元鉄の製造方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄鉱石や酸化鉄等の酸化鉄源を炭素質還元剤や還元性ガスにより直接還元して還元鉄を製造する技術の改良に関し、特に回転炉床炉内でのガス流れを適正に制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鉱石や酸化鉄等の酸化鉄源を炭素質還元剤（以下、炭材ということがある）や還元性ガスにより直接還元して還元鉄を得る直接製鉄法としては、鉄鉱石等の酸化鉄と石炭などの炭材を含む原料物質を回転炉床炉の移動炉床上に装入し、該炉内を移動する間にバーナー加熱や輻射熱で加熱することによって、酸化鉄を炭材で還元し、得られた還元鉄を、引き続いて浸炭・溶融・凝集させると共に、溶融スラグと分離した後、冷却固化して粒状の固体還元鉄を得る方法が知られている。
【０００３】
この様な回転炉床炉においては、高還元率の還元鉄を効率的に生産するために、少なくとも前半期の加熱・還元領域と後半期の浸炭・溶融・凝集領域との間に隔壁を設け、炉内温度および雰囲気ガスを個別に制御できる様な構成とする技術を本発明者らは既に提案している（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７９３１５号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記公開発明の一層の改善を期してその後も研究を続けているが、かかる改善技術の一つとして、特に酸化性ガスによって還元率が十分に上がらないという問題を解決すべく、研究を進めた。
【０００６】
従来から上記の様な還元鉄の製造方法においては、加熱のためのバーナ燃焼により排ガスとして生成する炭酸ガスや水分などの酸化性ガス濃度が相対的に高まると、還元率が十分に上がらなくなることから、炉の適所に炉内ガス排出口を設置して燃焼排ガスを排出している。ところが、該排出に伴う吸引によって原料供給手段や還元鉄排出手段などの近傍から外気が炉内へ流入することがあり、この外気によっても酸化鉄の還元が阻害されることを突き止めた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は炉内ガス流を適切に制御する方法、及び該ガス流を適切に制御し得る装置を提供して酸化性ガスによる還元阻害を防止することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成し得た本発明のガス流れ制御方法とは、炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料物質を、回転炉床炉内に装入する原料供給工程、該原料物質を加熱し、該原料物質中の酸化鉄を還元して還元鉄を生成する加熱・還元工程、該還元鉄を溶融させる溶融工程、溶融した該還元鉄を冷却する冷却工程、該冷却された還元鉄を炉外に排出する排出工程を炉床移動方向に従って順次行なう還元鉄の製造方法において、前記炉内に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設けて、前記冷却工程の炉内ガス流れを炉床移動方向に形成することに要旨を有する還元鉄の製法である。
【０００９】
また本発明は、炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料物質を、回転炉床炉内に装入する原料供給工程、該原料物質を加熱し、該原料物質中の酸化鉄を還元して還元鉄を生成する加熱・還元工程、該還元鉄を溶融させる溶融工程、溶融した該還元鉄を冷却する冷却工程、該冷却された還元鉄を炉外に排出する排出工程を炉床移動方向に従って順次行なう還元鉄の製造方法において、前記炉内に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設けて、前記溶融工程の炉内ガス圧を他の工程の炉内ガス圧よりも高くすることに要旨を有する還元鉄の製造方法である。
【００１０】
本発明では前記加熱・還元工程を前記流量調整仕切壁によって少なくとも２つの区画に仕切ると共に、仕切られた該区画のうち、炉床移動方向上流側の仕切区画に炉内ガス排出口を設け、該排出口から炉内ガスを排出することによって前記炉内ガス流れを制御することが推奨される。
【００１１】
更に前記加熱・還元工程における炉内ガス排出口よりも炉床移動方向上流側に前記流量調整仕切壁を設けることによって、前記加熱・還元工程を少なくとも３つに仕切り、前記炉内ガス流れを制御することも推奨される。
【００１２】
また更に前記仕切り壁の少なくとも１つは、貫通孔を１以上設けた流量調整仕切壁および／または昇降可能な流量調整仕切壁であることも望ましい。
【００１３】
本発明においては前記貫通孔の開閉度を調節することによって前記炉内ガス流れを形成することも望ましい実施態様である。
【００１４】
また本発明は炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料物質を、回転炉床炉内に装入する原料供給工程、該原料物質を加熱し、該原料物質中の酸化鉄を還元して還元鉄を生成する加熱・還元工程、該還元鉄を溶融させる溶融工程、溶融した該還元鉄を冷却する冷却工程、該冷却された還元鉄を炉外に排出する排出工程を炉床移動方向に従って順次行なう回転炉床炉型の還元鉄の製造装置において、前記回転炉床炉内に炉内ガス流れを制御する昇降可能な流量調整仕切壁、および／または炉内ガスの流通量調節可能な貫通孔を１以上設けた流量調整仕切壁が設けられていることに要旨を有する還元鉄の製造装置である。
【００１５】
本発明では、前記加熱・還元工程が前記流量調整仕切壁によって少なくとも２つの区画に仕切られていると共に、仕切られた該区画のうち、炉床移動方向上流側の区画に炉内ガス排出口が設けられていることが推奨される。
【００１６】
更に前記加熱・還元工程における前記炉内ガス排出口の炉床移動方向上流側に、前記流量調整仕切壁を設置して前記加熱・還元工程が少なくとも３つに仕切られていることも望ましい。
【００１７】
また、前記壁に設けた貫通孔には、該貫通孔の開閉度を調節する手段が設けられていることも好ましい実施態様である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
回転炉床炉を稼動するに当たっては、回転炉床を所定の速度で回転させておき、原料物質を装入手段から該回転炉床上に適当な厚さとなる様に供給していく（原料供給工程）。炉床上に装入された原料物質は、加熱・還元工程を移動する過程で燃焼バーナによる燃焼熱及び輻射熱を受け、該原料物質内の炭素質還元剤およびその燃焼により生成する一酸化炭素により該原料物質中の酸化鉄は還元される。その後、還元されて生成した還元鉄は、溶融工程で更に還元性雰囲気下で加熱されることにより溶融し（好ましくは浸炭して溶融）、副生するスラグと分離しながら凝集して粒状の還元鉄となった後、冷却工程で任意の冷却手段により冷却されて固化し、その下流側に設けられた排出工程の排出手段によって順次掻き出される。この時、副生したスラグも排出されるが、これらはホッパーを経た後、任意の分離手段（篩目や磁選装置など）により還元鉄とスラグの分離が行われ、最終的に鉄分純度が９５％程度以上、より好ましくは９８％程度以上でスラグ成分含量の極めて少ない還元鉄として得ることができる。
【００１９】
原料成物質を構成する酸化鉄含有物質や炭素質還元剤との配合割合、個々の原料の組成等によって若干の違いはあるが、通常は十数分程度で酸化鉄の還元と溶融および凝集を完了させることができる。
【００２０】
本発明者らは回転炉床炉を用いた上記の様な還元鉄の製造方法において、還元鉄の還元率が十分に上がらないという問題を解決すべく炉内ガスの流れを調べたところ、炉内ガス排出口を加熱・還元工程乃至溶融工程に設置した場合、炉内ガス流は原料供給工程や排出工程を起点として外気が流入し、該外気によって酸化鉄の還元が阻害されるということを確認した。
【００２１】
加熱・還元工程方向へ侵入した外気は、該工程でのバーナの燃焼空気として消費され、また該工程内の原料物質は還元途上にあり、且つその近傍は高い還元性雰囲気を維持しているため酸化鉄の還元が阻害される恐れが低い。ところが加熱・還元工程末期や溶融工程を移動する還元鉄は排出工程から冷却工程方向に侵入してくる外気によって酸化鉄の還元が阻害され易い。
【００２２】
酸化鉄の還元が不十分だと浸炭が十分に行なえず、鉄の融点が効率的な製造に適した温度まで低下しないため、通常の製造方法では高純度の還元鉄を得ることが難しくなる。
【００２３】
尚、還元鉄の浸炭・溶融・凝集が完了した後は、雰囲気ガス（炉内ガス）の還元度は急速に低下してくるが、実操業工程ではこの時点で溶融凝集した還元鉄と副生スラグはほぼ完全に分離しているので、雰囲気ガスの影響は殆ど受けることがないため、冷却工程では外気による上記問題は殆ど生じない。
【００２４】
そこで本発明では、鉄鉱石や酸化鉄またはその部分還元物などの酸化鉄含有物質（以下、鉄鉱石等ということがある）と、コークスや石炭などの炭素質還元剤（以下、炭材ということがある）を含む原料物質を還元溶融して還元鉄を製造する際に、炉内に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設け、冷却工程の炉内ガス流れを炉床移動方向に形成することによって、排出工程から冷却工程への酸化性ガスの侵入を防ぎ、高還元率の還元鉄を安定して効率よく製造することを可能にしている。具体的には、炉内ガス流れの制御可能な流量調整仕切壁によって各工程間を流れる炉内ガスの流量を制御し、炉内ガス流れの方向を変更するのである。炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設ける位置は特に限定されないが、該流量調整仕切壁によって冷却工程の炉内ガス流れを炉床移動方向に形成できる箇所に設置することが推奨される。
【００２５】
また本発明では、炉内に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設け、溶融工程の炉内ガス圧を他の工程の炉内ガス圧よりも高くすることによって、溶融工程から冷却工程方向へ炉内ガス流れを形成し、冷却工程方向からの酸化性ガスに起因する還元鉄の還元率が十分に上がらないという上記問題を解決している。溶融工程の炉内ガス圧を他の工程よりも高くできるのであれば、該流量調整仕切壁の設置位置は特に限定されない。例えば該流量調整仕切壁によって溶融工程と加熱・還元工程の境界と、溶融工程と冷却工程の境界を仕切ることが望ましい。この様に溶融工程を仕切ることによって、後記する様な作用によって溶融工程の炉内ガス圧を他の工程よりも高くできる。
【００２６】
以下その具体的な構成を実施例を示す図面を参照しながら詳細に説明して行くが、本発明は下記構成に限定する趣旨ではない。
【００２７】
回転炉床炉を用いた還元鉄の製造においては、炉内雰囲気温度が高すぎる場合、具体的には酸化鉄の還元進行中のある時期に、雰囲気温度が原料中の脈石成分や未還元酸化鉄等からなるスラグ組成の融点を超えて高温になると、これら低融点のスラグが溶融して移動炉床を構成する耐火物と反応して溶損させ、平滑な炉床を維持できなくなる。また、還元進行中で酸化鉄の還元に必要とされる以上の熱が加わると、原料中の鉄酸化物であるＦｅＯが還元される前に溶融し、該溶融ＦｅＯが炭材中の炭素（Ｃ）と反応する所謂溶融還元（溶融状態で還元が進行する現象で、固体還元とは異なる）が急速に進行する。該溶融還元によっても還元鉄は生成するが、該溶融還元が起こると、流動性の高いＦｅＯ含有スラグが炉床耐火物を著しく溶損させるので、実用炉としての連続操業が困難になる。
【００２８】
したがって加熱・還元・溶融・凝集に亘る一連の過程をより効率よく進めるには、各工程毎に温度や雰囲気ガスを適切に制御することが望ましい。例えば原料物質として塊成状のもの（原料塊成物という）を用いた場合、該原料塊成物の固体状態を保ちつつ、該原料塊成物中に含まれるスラグ成分の部分的な溶融を引き起こすことなく、還元率（酸素除去率）で好ましくは９５％以上、より好ましくは９７％以上、更に好ましくは９９％以上にまで還元を進めるには、回転炉床炉を隔壁によって炉床の移動方向に仕切り、夫々の工程で温度および炉内ガス組成を個別に制御できる様な構造とすることが望ましい。具体的には加熱・還元工程の温度を１２００〜１５００℃、より好ましくは１２００〜１４００℃の範囲に保って固体還元を行なうことが望ましい。
【００２９】
尚、加熱・還元工程における還元処理が長時間に及ぶと還元プロセス後半〜末期における酸化鉄の還元進行度のバラツキに起因する溶融ＦｅＯの発生等の諸問題が生じるため、加熱・還元工程を分割し、還元末期部分（還元率が８０％以上になっている場合を還元末期とする）を該工程から独立した工程（還元熟成工程ということがある）とすることによって、還元が十分に進行していない酸化鉄の還元を進めて、各原料成形体間の還元度のバラツキをなくし、この段階で高い還元率を有する還元鉄とすることができる。したがって加熱・還元工程で酸化鉄の還元率がある程度に達した時点（好ましくは８０％以上）で還元熟成工程に移行させることが望ましい。この際、還元熟成工程の温度を１２００〜１５００℃（溶融が起こらない範囲で高温）の範囲に保って還元を行なうことが望ましい。
【００３０】
ところで、酸化鉄の固体還元率が十分高くない場合、該原料成形体を溶融工程にて加熱溶融すると、原料塊成物から低融点スラグの滲み出しが起こり、炉床耐火物を溶損させることがある。したがって高還元率（好ましくは９５％以上）を確保した上で溶融工程にて加熱溶融すると、原料成形体中の鉄鉱石等の銘柄や配合組成などに関わりなく、原料成形体中に一部残存しているＦｅＯも成形体内部で還元が進行するため、スラグの滲み出しが最小限に抑えられ、炉床耐火物の溶損を生じることなく安定して連続操業を行なうことができる。
【００３１】
溶融工程の温度は１３５０〜１５００℃に高めて、一部残された酸化鉄を還元すると共に生成した還元鉄を浸炭溶融させて凝集させることが、粒状の還元鉄を安定して効率よく製造する観点から推奨される。
【００３２】
上記の様に各工程の温度を好適な範囲に調整するには、各工程を隔壁などで仕切り、仕切られた各区画の温度等を夫々調整することが望ましい。
【００３３】
尚、各工程を隔壁で仕切ることは既に従来技術でも行なわれているが、従来から用いられている隔壁は主に各工程の温度を好適な範囲とする観点から設置されているものであって、従来の隔壁では炉内ガスの流れ形成や任意の工程の圧力を調整する機能を有していないため、上記した様な還元率が十分に上がらないという問題が生じる。
【００３４】
図１は好ましい回転炉床炉を例示したもので、炉体２内部は少なくとも４枚の隔壁Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４によって炉床移動方向に４つに仕切られており、仕切られた各区画は、原料供給位置から炉床移動方向に向けて、原料供給区画Ｚ１、加熱・還元区画Ｚ２（加熱・還元工程に対応）、溶融区画Ｚ３（溶融工程に対応）、冷却区画Ｚ４（冷却工程に対応）を構成している。そして原料供給区画Ｚ１には、炉床１を臨んでホッパーなど任意の供給手段４を有する原料供給工程と、スクレーパなどの排出手段６（回転構造であるため、実際には供給手段４の上流側）を有する排出工程を含んでいる。
【００３５】
尚、本発明ではこうした分割構造に限定される訳ではなく、炉のサイズや目標生産能力、操業形態などに応じて任意に増減変更することが可能である。例えば図２に示す様に加熱・還元工程と隔壁Ｋ１Ａによって仕切り、上流側を加熱・還元区画Ｚ２Ａ（加熱・還元工程）とし、また下流側を還元熟成区画Ｚ２Ｂ（還元熟成区画）とすることも好ましい。
【００３６】
供給手段４から供給される原料物質とは、１種の粉体または２種以上の粉体を混合した混合粉体、或いはこれらをペレット状やブリケット状などの任意の形状に成形した塊成物をいい、原料、副原料、添加材の如何を問わない。例えば還元鉄の製造に用いる供給原料としては、還元鉄の原料となる酸化鉄含有粉と炭材とを混合して得られた混合粉（更に他の成分が含まれていてもよい）や、酸化鉄含有粉、炭素質含有粉などの各種原料粉体、また該混合粉をペレットやブリケットなど任意の形状に成形した塊成物、或いは更に炉床上に敷設する炭素質含有粉や、耐火物粉、スラグ粉、塩基度調整剤（石灰等）、炉床補修材（例えば炉床と同一材料のもの）、融点調整剤（アルミナ、マグネシア等）などの各種副原料や添加材等が例示される。勿論、供給原料としては上記例示に限定されず、要するに炉内へ供給される粉体や塊成物であればよい。また副原料や添加材は必要に応じて任意の位置に供給手段を設けて供給すればよい。
【００３７】
また副原料として炭材を使用すると、該炭材は雰囲気調整剤として機能し、浸炭・溶融・凝集時を一層効率的に促進できるので好ましい。この炭材は、原料塊成物を炉床上へ装入する前に炉床上に予め敷き詰めておいてもよく、或いは原料塊成物が浸炭・溶融を始める直前に上方から炉床上へ振りかけてもよい。また炭材の使用量は操業時の雰囲気ガスの還元度に応じてその都度適当に制御すればよい。
【００３８】
ところで、本発明では炉体２の壁面適所には複数の燃焼バーナ３が設けられており、該燃焼バーナ３の燃焼熱およびその輻射熱を炉床１上の原料塊成物に伝えることにより、該塊成物の加熱還元が行われる（図４参照）と共に、バーナ燃焼ガスは炉内ガス排出口９から排出される。
【００３９】
本発明において炉内ガス排出口９の設置位置は特に限定されないが、燃焼排ガスは酸化性を有しているので、炉内ガス排出口９を溶融区画Ｚ３に設けると、ガス排出に伴って加熱・還元区画Ｚ２方向からの炉内ガス流れによって溶融区画Ｚ３を移動する還元鉄の還元率が十分に上がらないことから、炉内ガス排出口９は加熱・還元区画Ｚ２に設けることが望ましい。
【００４０】
本発明では、炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁によって炉内ガスを制御し、上記の様に冷却工程側への炉内ガス流れを回転炉床炉の移動方向に形成することによって上記問題を解決している。また本発明では炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁によって炉内ガス流れを制御し、溶融工程の炉内ガス圧を他の工程の炉内ガス圧よりも高くすることによって、上記問題を解決している。
【００４１】
即ち、本願発明では該流量調整仕切壁を利用して炉床移動方向へのガス流れ、好ましくは冷却区画Ｚ４から原料供給区画Ｚ１方向へのガス流れを形成し、外気が冷却区画Ｚ４や溶融区画Ｚ２へ侵入することを防止している。また該流量調整仕切壁を利用して溶融区画Ｚ３内の炉内ガス圧を高めることによって、溶融区画から冷却区画Ｚ４方向へのガス流れを形成し、冷却区画Ｚ４方向からの外気の侵入によって生じる上記問題を解消している。
【００４２】
本発明では、冷却工程の炉内ガスの流れを炉床移動方向にするために炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を炉内適所に設ける。
【００４３】
また貫通孔を設けた流量調整仕切壁を設置する場合も同様に炉内適所に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設ければよい。また溶融工程の炉内ガス圧を他の工程の炉内ガス圧よりも高くするために、炉内適所に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設ければよい。
【００４４】
操業条件は用いる原料、供給量、炭材等の配合量等によって異なることから、従来用いられていた固定的な隔壁を流量調整仕切壁として用いたのでは、適切な制御を行なえない。したがって炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁としては貫通孔を１以上設けた流量調整仕切壁および／または昇降可能な流量調整仕切壁（以下、単に流量調整仕切壁ということがある）を採用し、操業条件に応じてガス流通量を調整できる様にすることが望ましい。勿論、炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁としてはこれら以外にも、上記効果を得ることができるのであれば、形状等については特に限定されない。
【００４５】
貫通孔を１以上設けた流量調整仕切壁とは、区画間を連通する孔を有する壁である。貫通孔の具体的な形状，数，サイズ，開口位置については限定されない。
【００４６】
尚、後記する様に原料塊成物近傍の還元性雰囲気の乱れを防止する観点からは図５（１）に示す様な貫通孔８を流量調整仕切壁Ｋの上部側（該壁を上下２等分した際に貫通孔を上側に形成すること）に設けることが好ましく、より好ましくは炉天井に近い部分（該壁を３等分した際に貫通孔は最上部部分に形成すること）に設けることが望ましい。
【００４７】
また前述した如く区画間に温度差を設けた場合、輻射熱が該貫通孔を通して他方の区画に伝わらない様にすることが望ましいが、所望の開孔総面積を確保するために貫通孔の開孔面積を大きくすると輻射熱が十分に遮断できなくなるため、開孔面積の小さい貫通孔を複数設けることが推奨される。
【００４８】
この様に流量調整仕切壁に貫通孔を形成した場合、流量調整仕切壁によって区切られている炉内ガス流通空間（即ち、区画内の空間）の圧力（気圧）を調節するために、該貫通孔の開閉度を調節する手段を設けて開孔面積を適宜調節することが望ましい。具体的な開閉度の調節手段は特に限定されず、貫通孔に開閉自在の蓋を設けてもよく、例えば図８（１）に示す様に貫通孔を有する流量調整仕切壁を複数毎組み合せて各壁を独立に昇降（或いは左右移動）させることによって開閉度を調節してもよい。
【００４９】
また例えば図７に示す様に流量調整仕切壁に開口部７を設け、該開口部をレンガ等の耐熱材５でチェッカー構造として開孔面積や開孔数を調整することも望ましい。この様に開口部７と耐熱材５を利用した場合、耐熱材の配置や数を変更することで開孔面積や開孔数、開孔位置を容易に調節できるので望ましい。
【００５０】
上記の様に流量調整仕切壁Ｋに開口部７や貫通孔８を設ける場合、該開口部７近傍や貫通孔８近傍における温度上昇を防止する観点から、流量調整仕切壁Ｋに冷却手段（図示せず）を適宜配設することも実施形態として推奨される。
【００５１】
昇降可能な流量調整仕切壁とは、壁下端部から炉床表面（該下端部直近の炉床）までの間隔を調節できる壁である（例えば図８（２））。この様な壁の昇降方法も特に限定されず、例えば公知の昇降装置を用いて流量調整仕切壁自体を昇降させてもよく、或いは図６に示す様に分割可能な流量調整仕切壁を用いて、必要に応じて壁下端部に壁パーツ１０を追加したり、下端部の壁パーツを取除いて該間隔を調節すればよい（尚、壁パーツの接合は嵌合やねじ止めなど公知の手段でよい）。流量調整仕切壁自体を昇降可能な構成とすれば、炉内の圧力に応じて容易に該間隔を調節して区画間の気圧を調節して炉内ガス流れを制御できるので望ましい。この際、該流量調整仕切壁の上昇を可能にするために流量調整仕切壁（Ｋ１Ａ，Ｋ２）を図４に示す様に炉天井部を貫通させてもよい。勿論、昇降可能な流量調整仕切壁に貫通孔を設けてもよい。
【００５２】
昇降可能な流量調整仕切壁を用いて該壁の下端部と炉床とで形成される間隔（ガス流通路）を制御したり、貫通孔を設けた流量調整仕切壁の貫通孔の数や開孔面積などを調節して孔総面積を調整することによって、該壁の炉床移動方向上流側の区画と下流側の区画の圧力を調節でき、それに伴って他の区画の圧力も変化するため、炉内ガス流れを変えることが可能となる。またこの様な流量調整仕切壁を用いることによって特定の区画の圧力を隣接する他の区画よりも圧力を高くすることも可能である。
【００５３】
本発明では、上述の様な流量調整仕切壁により炉内ガス流通空間の圧力を調節して、冷却区画Ｚ４の炉内ガスの流れを炉床移動方向に形成できるのであれば、流量調整仕切壁の設置位置は特に限定されない。同様に流量調整仕切壁によって溶融区画Ｚ３の炉内ガス圧を他の区画よりも高くできるのであれば、該流量調整仕切壁の設置位置は特に限定されない。
【００５４】
尚、上記の様に隔壁Ｋ２および／またはＫ３に加えて、或いは隔壁Ｋ４および／またはＫ１に流量調整仕切壁を設け、該流量調整仕切壁のガス流通路を広める等して炉内ガス流通空間の圧力を調節することも、冷却区画Ｚ４から原料供給区画Ｚ１方向へのガス流れを生じさせるという観点からは好ましいが、冷却区画Ｚ４から原料供給区画Ｚ１方向へ流れる炉内ガスは、冷却区画Ｚ４で冷却されているため、該冷却された炉内ガスの加熱・還元区画Ｚ２への流量増加に伴って熱ロスが大きくなるので望ましくない。
【００５５】
原料供給区画Ｚ１から冷却区画Ｚ４方向に炉内ガス流が侵入しない程度のガス流れであれば、上記還元率の問題が解消できることから、冷却区画Ｚ４内の圧力と原料供給区画Ｚ１内の圧力は僅差（冷却区画Ｚ４側が高圧）であってもよい。
【００５６】
この様に本発明では、冷却区画Ｚ４から原料供給区画Ｚ１を通して加熱・還元区画Ｚ２へ流入する炉内ガス量ができるだけ少なくなる様に流量調整仕切壁を設置・操作することが推奨される。好ましくは隔壁Ｋ２に流量調整仕切壁を設置することが好ましく、より好ましくは隔壁Ｋ２と隔壁Ｋ３に流量調整仕切壁を設置することである。
【００５７】
例えば隔壁Ｋ２に流量調整仕切壁を用いて、区画間の圧力を調節すれば、溶融区画Ｚ３から加熱・還元区画Ｚ２方向へのガス流れと冷却区画Ｚ４方向へのガス流れを形成することが可能となる。即ち、加熱・還元区画Ｚ２に比べて溶融区画Ｚ３でのガス発生量はかなり減少してはいるものの、該溶融区画Ｚ３でもＣＯ等のガスが相当量発生しているので、ガスがほとんど発生しない冷却区画Ｚ４よりも該溶融区画Ｚ３の気圧は高い。そこで流量調整壁によってガス流通路を冷却区画Ｚ４方向へのガス流れを生じさる程度にまで狭めれば、上記の様にガス流れを適正化できる。
【００５８】
尚、隔壁Ｋ２として昇降可能な流量調整仕切壁を用いた場合は該流量調整仕切壁を降下させればよく、貫通孔を有する流量調整仕切壁を用いた場合は貫通孔の孔総面積を減少させればよい。また両方を組み合せた流量調整仕切壁（昇降可能であって、且つ貫通孔を有する流量調整仕切壁）の場合は、該流量調整仕切壁を降下させると共に、貫通孔の孔総面積を減少させればよい。
【００５９】
また隔壁Ｋ２と隔壁Ｋ３を流量調整仕切壁とすると上記ガス流れの適正化をより効果的に行なうことができる。例えば流量調整仕切壁Ｋ２を上記した様に降下させると共に、流量調整仕切壁Ｋ３を上昇させることによって、溶融区画Ｚ３から冷却区画Ｚ４方向へのガス流れが生じやすくなる。
【００６０】
また隔壁Ｋ３にのみ流量調整仕切壁を用いた場合、溶融区画Ｚ３から冷却区画Ｚ４方向へのガス流れが生じるように該流量調整仕切壁Ｋ３を上昇させることも好ましい実施態様である。
【００６１】
尚、雰囲気温度および／または雰囲気ガス組成を各区画毎に夫々制御するには、各区画の独立性を高めることが望ましく、具体的には炉床と流量調整仕切壁下端との間隔が小さい方が望ましい。
【００６２】
また各区画の独立性を高めると該間隔を通じて各区画間を流通するガス速度が速くなって原料塊成物近傍のガス流が乱れ、原料塊成物近傍の還元性雰囲気が保てなくなってしまい、酸化性ガスによって十分な還元が進行し難くなる恐れがある。したがって昇降可能な流量調整仕切壁を降下させた際に原料塊成物近傍の還元性雰囲気に乱れが生じる場合は、貫通孔を設けた流量調整仕切壁を用いるか、或いは昇降可能であって、且つ貫通孔を設けた流量調整仕切壁を用いて炉床近傍のガス流速が速くなり過ぎない様にすることが望ましい。特に貫通孔を設けた流量調整仕切壁を用いた場合、該貫通孔によって区画間のガス流形成が可能であるから、炉床近傍の間隔を通して流通するガス速度が速くなるのを防止できるので望ましい。
【００６３】
図２に本発明の他の実施態様を示す。
【００６４】
この図示例では、加熱・還元区画を流量調整仕切壁によって少なくとも２つに仕切ると共に、仕切られた該加熱・還元区画のうち、炉床移動方向上流側の区画Ｚ２Ａに炉内ガス排出口を設けている。
【００６５】
加熱・還元区画を２つに仕切る場合、具体的な仕切り位置は特に限定されない。上記した様に加熱・還元区画Ｚ２における還元初期は、大量のＣＯガス等が発生しているが、ある程度還元が進行した時点で発生するＣＯガス量は減少に転じる。したがってＣＯガス発生量の多い炉床移動方向上流側に流量調整仕切壁を設けて加熱・還元区画を仕切ることが望ましく、上記した様に酸化鉄の還元率が高く（好ましくは８０％以上）なる任意の位置に設置することが推奨される。また仕切られた該還元区画（Ｚ２Ａ：加熱・還元工程，Ｚ２Ｂ：還元熟成工程）のうち、区画Ｚ２Ａに炉内ガス排出口を設けて燃焼排ガスを排出することが推奨される。即ち、炉内ガス排出に伴って他の区画から燃焼排ガスが流入しても、区画Ｚ２Ａは上記の如くＣＯガス発生量が多いので、自己シールド作用によって塊成物（還元鉄）の還元率を高めることができる。
【００６６】
また、区画Ｚ２Ａの後半部（炉床移動方向下流側）にガス排出口を設ければ、該区画Ｚ２Ａ内での還元率の向上と、区画Ｚ２Ｂから区画Ｚ２Ａ方向へのガス流れの形成を達成し易くなる。この様に加熱・還元区画Ｚ２を分割（区画Ｚ２Ａ，区画Ｚ２Ｂ）する場合、少なくとも隔壁Ｋ１Ａに流量調整仕切壁を設けることによって、炉内ガス流通空間の圧力を調節して、冷却区画から原料供給区画方向へのガス流れを形成することができる。
【００６７】
また隔壁Ｋ２と隔壁Ｋ３を流量調整仕切壁とすれば、圧力調節は一層容易になり、上記溶融区画Ｚ３を起点としたガス流れを形成し易いので望ましい。
【００６８】
図示例の様に加熱・還元区画Ｚ２を２つに仕切る場合は、少なくとも隔壁Ｋ１Ａを流量調整仕切壁とすることが好ましく、より好ましくは少なくとも隔壁Ｋ１Ａと隔壁Ｋ２を流量調整仕切壁とすることが望ましいが、少なくとも冷却区画から原料供給区画方向へのガス流れを形成できるのであれば、流量調整壁と従来の隔壁を適宜組み合せることも可能である。
【００６９】
図３に本発明の他の実施態様を示す。
【００７０】
この図示例では、加熱・還元区画Ｚ２を流量調整仕切壁によって少なくとも３つに仕切ると共に、仕切られた該還元区画のうち、真中の区画Ｚ２Ｄに炉内ガス排出口を設けている。
【００７１】
具体的な流量調整仕切壁の設置位置については特に限定されず、任意の位置に設けて３つに仕切ればよく、例えば還元区画Ｚ２を均等に３等分してもよい。好ましくは発生するＣＯガスが減少に転じる位置近傍にガス排出口を設け、該ガス排出口近傍の炉床移動方向上流側と下流側に夫々流量調整仕切壁Ｋ１Ｂ，Ｋ１Ｃを設けることが望ましい。この様な構成を採用すると、流量調整仕切壁Ｋ１Ｃによって区画Ｚ２Ｅと区画Ｚ２Ｄの圧力を調節でき、また流量調整仕切壁Ｋ１Ｂによって区画Ｚ２Ｃと区画Ｚ２Ｄの圧力を調節できる。特に隔壁Ｋ１Ｃおよび／またはＫ１Ｂに流量調整仕切壁を用いると炉内ガス流通空間の圧力がより簡便に調節でき、冷却区画から原料供給区画方向へのガス流れを形成できる。
【００７２】
本発明では、溶融区画Ｚ３を起点としたガス流れが形成できる様に圧力を調節することが望ましく、上記の様に隔壁Ｋ１Ｃまたは隔壁Ｋ１Ｂに流量調整仕切壁を設置することが望ましい。特に隔壁Ｋ１ＣとＫ１Ｂに流量調整仕切壁を設置すると、該圧力調節をより適切に行なうことができるので望ましい。
【００７３】
また隔壁Ｋ２Ａと隔壁Ｋ３に流量調整仕切壁を設置する場合、上記圧力調節が容易になり、上記溶融区画Ｚ３を起点としたガス流れを形成し易くなるので推奨される。
【００７４】
図示例の様に還元区画Ｚ２を３つに仕切る場合、少なくとも隔壁Ｋ１Ｃを流量調整仕切壁とすることが好ましく、より好ましくは少なくとも隔壁Ｋ１Ｃと隔壁Ｋ１Ｂを流量調整仕切壁とすることが望ましい。勿論、少なくとも冷却区画から原料供給区画方向へのガス流れを形成できるのであれば、流量調整仕切壁と従来の隔壁を適宜組み合せることも可能である。
【００７５】
また溶融区画Ｚ３に流量調整仕切壁を設けて該区画を複数に仕切ってもよい。仕切られた溶融区画の各区画の圧力を制御して少なくとも冷却区画Ｚ４から原料供給区画Ｚ１方向へのガス流れ、より好ましくは溶融区画Ｚ３を起点とした冷却区画Ｚ４方向と加熱・還元区画Ｚ２方向へのガス流れを形成できるのであれば、特に限定されない。溶融区画Ｚ３を仕切る場合、流量調整仕切壁を用いることが望ましいが、流量調整仕切壁と従来の隔壁を適宜組み合せることも可能である。
【００７６】
溶融区画Ｚ３を少なくとも２つ、より好ましくは図３に示す様に（Ｚ３Ａ，Ｚ３Ｂ，Ｚ３Ｃ）、３つ以上に区切ることによって、溶融区画Ｚ３における各区画間の圧力を制御すれば、該区画を起点とした溶融区画Ｚ３を起点とした冷却区画Ｚ４方向と加熱・還元区画Ｚ２方向へのガス流れを容易に形成できるので望ましい。
【００７７】
図４は図２を展開した概略図であって、隔壁Ｋ１Ａ及び隔壁Ｋ３に流量調整仕切壁を設置している。また図中、区画Ｚ２Ａでは燃焼バーナ３は炉床近傍に設置し、区画Ｚ２Ｂ及び加熱・還元区画Ｚ２では燃焼バーナ３は炉上部に設置している。燃焼バーナ３を炉床近傍に設置（区画Ｚ２Ａ）すると、発生ガスの燃焼して加熱を促進するため望ましい。また燃焼バーナを炉上部に設置（区画Ｚ２Ｂ，溶融区画Ｚ３）すると、バーナ燃焼によって発生するガスによる原料近傍でのガス流の乱れを抑止できるので望ましい。
【００７８】
本発明で用いる燃焼バーナとしては、低流速のバーナが好ましく、特にバーナ炎が安定しているノズルミックスタイプ（ノズル内で燃料ガスと空気が混合される）のバーナが好ましい。
【００７９】
尚、上記本発明では、酸化鉄から還元鉄を製造するための一連の工程を回転炉床炉によって行なう例を示したが、本発明の方法及び装置は回転炉床炉を酸化鉄等の酸化物の還元を行なう工程に用いるのであれば、適用可能である。即ち、酸化物の還元のみを回転炉床炉で行なった後、該還元物を他の工程（例えば溶融炉等）に供給する場合にも適用できる。
【００８０】
【発明の効果】
上記本発明によれば、還元による酸化鉄の還元率を高めることができ、その浸炭・溶融・凝集を円滑に進めることができるので、還元鉄を極めて効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転炉床炉の構成を示す概略上視図である。
【図２】回転炉床炉の他の構成を示す概略上視図である。
【図３】回転炉床炉の他の構成を示す概略上視図である。
【図４】図２をＡ−Ａ線で展開した概略図断面図である。
【図５】（１）は炉床移動方向から見た流量調整壁の一例を示す概略図であって、（２）は該仕切壁のＡ−Ａ線概略断面図である。
【図６】分割可能な壁を設けた流量調整壁の概略断面図である。
【図７】炉床移動方向に見た流量調整壁の一例を示す概略断面図図である。
【図８】（１），（２）は昇降可能な流量調整壁の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１炉床
２炉体
３燃焼バーナ
４供給手段
５耐熱材
６排出手段
７開口部
８貫通孔
９炉内ガス排出口
１０壁パーツ
１１水封構造
Ｚ１原料供給区画
Ｚ２，Ｚ２Ａ，Ｚ２Ｃ，Ｚ２Ｄ，Ｚ２Ｅ加熱・還元区画
Ｚ２Ｂ，Ｚ２Ｅ還元熟成区画
Ｚ３，Ｚ３Ａ，Ｚ３Ｂ，Ｚ３Ｃ溶融区画
Ｚ４冷却区画
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ１Ａ，Ｋ１Ｂ，Ｋ１Ｃ仕切壁或いは仕切壁
Ｃ冷却手段

Claims

炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料物質を、回転炉床炉内に装入する原料供給工程、該原料物質を加熱し、該原料物質中の酸化鉄を還元して還元鉄を生成する加熱・還元工程、該還元鉄を溶融させる溶融工程、溶融した該還元鉄を冷却する冷却工程、該冷却された還元鉄を炉外に排出する排出工程を炉床移動方向に従って順次行なう還元鉄の製造方法において、前記炉内に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設けて、前記冷却工程の炉内ガス流れを炉床移動方向に形成することを特徴とする還元鉄の製造方法。
炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料物質を、回転炉床炉内に装入する原料供給工程、該原料物質を加熱し、該原料物質中の酸化鉄を還元して還元鉄を生成する加熱・還元工程、該還元鉄を溶融させる溶融工程、溶融した該還元鉄を冷却する冷却工程、該冷却された還元鉄を炉外に排出する排出工程を炉床移動方向に従って順次行なう還元鉄の製造方法において、前記炉内に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設けて、前記溶融工程の炉内ガス圧を他の工程の炉内ガス圧よりも高くすることを特徴とする還元鉄の製造方法。
前記加熱・還元工程を前記流量調整仕切壁によって少なくとも２つの区画に仕切ると共に、仕切られた該区画のうち、炉床移動方向上流側の仕切区画に炉内ガス排出口を設け、該排出口から炉内ガスを排出することによって前記炉内ガス流れを制御する請求項１または２に記載の製造方法。
前記加熱・還元工程における炉内ガス排出口よりも炉床移動方向上流側に前記流量調整仕切壁を設けることによって、前記加熱・還元工程を少なくとも３つに仕切り、前記炉内ガス流れを制御する請求項３に記載の製造方法。
前記仕切り壁の少なくとも１つは、貫通孔を１以上設けた流量調整仕切壁および／または昇降可能な流量調整仕切壁である請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
前記貫通孔の開閉度を調節することによって前記炉内ガス流れを制御する請求項５に記載の製造方法。
炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料物質を、回転炉床炉内に装入する原料供給工程、該原料物質を加熱し、該原料物質中の酸化鉄を還元して還元鉄を生成する加熱・還元工程、該還元鉄を溶融させる溶融工程、溶融した該還元鉄を冷却する冷却工程、該冷却された還元鉄を炉外に排出する排出工程を炉床移動方向に従って順次行なう回転炉床炉型の還元鉄の製造装置において、前記回転炉床炉内に炉内ガス流れを制御する昇降可能な流量調整仕切壁、および／または炉内ガスの流通量調節可能な貫通孔を１以上設けた流量調整仕切壁が設けられていることを特徴とする還元鉄の製造装置。
前記加熱・還元工程が前記流量調整仕切壁によって少なくとも２つの区画に仕切られていると共に、仕切られた該区画のうち、炉床移動方向上流側の区画に炉内ガス排出口が設けられている請求項７に記載の還元鉄の製造装置。
前記加熱・還元工程における前記炉内ガス排出口の炉床移動方向上流側に、前記流量調整仕切壁を設置して前記加熱・還元工程が少なくとも３つに仕切られている請求項８に記載の還元鉄の製造装置。
前記流量調整仕切壁に設けた貫通孔には、該貫通孔の開閉度を調節する手段が設けられている請求項７〜９のいずれかに記載の還元鉄の製造装置。